Opowiem o przyszłości medycyny.
Jednak zanim to zrobię, powiem trochę o jej przeszłości.
Przez ostatnie lata jej historii
choroba i leczenie były oparte
na całkiem prostym modelu,
który jest tak prosty,
że można by go podsumować w pięciu słowach:
zachoruj, weź tabletkę, zabij coś.
Przyczyną dominacji tego modelu jest oczywiście przełom
w postaci odkrycia antybiotyków.
Wielu pewnie nie wie, że świętujemy setną rocznicę
wprowadzenia antybiotyków w USA.
Wiecie zapewne,
że był to czysty przełom.
Substancja chemiczna pochodzenia naturalnego,
czy też sztucznie uzyskana w laboratorium,
wędrując przez organizm
odnajduje cel,
przyczepia się
do drobnoustroju lub jego części,
po czym przekręca klucz,
niezwykle zwinnie i z precyzją.
Choroby wcześniej śmiertelne
jak zapalenie płuc, syfilis, gruźlica
stały się uleczalne albo do zaleczenia.
W przypadku zapalenia płuc
wystarczy brać penicylinę,
która zabija drobnoustroje
i leczy chorobę.
Kuszący pomysł
i potężna metafora zamka i klucza
przeniknęła biologię.
Takiej zmiany jeszcze nigdy nie było.
Ostatnie 100 lat spędziliśmy
na powtarzaniu w kółko tego modelu
dla chorób nieinfekcyjnych
oraz przewlekłych jak cukrzyca, nadciśnienie tętnicze i choroby serca.
To działało, ale tylko częściowo.
Pokażę wam.
Gdyby chcieć policzyć
wszystkie reakcje chemiczne,
do jakich zdolny jest ludzki organizm,
większość powiedziałaby, że jest ich blisko milion.
Przyjmijmy, że tak.
Teraz zapytajmy,
jaką ilość lub ułamek procesów,
potrafi namierzyć
farmakopea czyli chemia medyczna?
Ta liczba to 250.
Reszta to chemiczna ciemność.
Inaczej mówiąc, 0.025% wszystkich reakcji chemicznych w organizmie
da się potraktować mechanizmem zamka i klucza.
Myśląc o ludzkiej fizjologii
jako szerokiej sieci telefonicznej
obejmującej cały świat z współdziałającymi węzłami,
to cała chemia medyczna pracuje
na jednym, małym obszarze,
na zewnętrznym obrzeżu tej sieci.
To tak jakby cała chemia farmaceutyczna
była tylko operatorem w jednym mieście: Wichita w Kansas,
obsługującym 10 - 15 linii telefonicznych.
Co można zrobić z tą koncepcją?
A gdyby przerobić to podejście?
Bo okazuje się, że świat naturalny podpowiada,
jak należy myśleć o chorobie
w zupełnie inny sposób,
odrębny od pojęć takich jak schorzenie, lek, cel.
Świat naturalny jest zbudowany hierarchicznie i rosnąco,
począwszy od samoregulującej się,
na wpół autonomicznej jednostki: komórki.
Komórki dają początek samoregulującym się,
pół-autonomicznym organom,
które łączą się tworząc człowieka,
żyjącego w częściowo samoregulujących się
i pół-autonomicznych środowiskach.
W tym rosnącym schemacie
fajne jest to,
że pozwala spojrzeć
na chorobę w inny sposób.
Weźmy na przykład nowotwór.
Od lat 50. desperacko próbowano
stosować model zamka i klucza w leczeniu raka.
Próbowano zabijać komórki
różnymi rodzajami chemioterapii czy nakierowanego leczenia.
Jak wiadomo, skutecznie,
na przykład w przypadku białaczki
oraz w niektórych typach raka piersi,
ale koncepcja w końcu wyczerpała swoje możliwości.
Przez ostatnie 10 lat
zaczęto rozważać użycie systemu odpornościowego,
pamiętając, że komórki rakowe nie rozwijają się w próżni,
ale w ludzkim organizmie.
Czy można wykorzystać zdolność organizmu,
układu odpornościowego do walki z rakiem?
To podejście dało najskuteczniejsze leki na raka.
Pozostaje jeszcze temat środowiska.
Nie uważamy, że rak zmienia środowisko,
ale podam przykład dogłębnie rakotwórczego środowiska.
To więzienie.
Samotność, depresja, zamknięcie,
a do tego
zawinięty w biały papier
jeden z najpotężniejszych znanych neurostymulantów, nikotyna,
czyli jedna z najszybciej uzależniających substancji
co daje środowisko sprzyjające rakowi.
Są też środowiska anty-rakotwórcze.
Prowadzi się próby tworzenia otoczenia,
na przykład zmiany otoczenia w przypadku raka piersi.
Staramy się zmienić środowisko metaboliczne dla innych typów raka.
Weźmy inną chorobę, jak depresja.
Pracując na modelu
od lat 60. i 70. próbujemy wyłączać molekuły,
działające między komórkami nerwowymi,
jak serotoninę, dopaminę,
i w ten sposób leczyć depresję.
To działało ale do czasu.
Teraz wiemy, że należałoby
zmienić fizjologię mózgu:
wymienić instalację, przemodelować.
Wiadomo na podstawie badań,
że właśnie tak działa psychoterapia,
a badanie za badaniem pokazuje,
że terapia wraz z lekami jest znacznie efektywniejsza
niż któryś sposób stosowany osobno.
Czy bardziej stymulujące środowisko mogłoby zmienić depresję?
Czy można zablokować sygnały, które ją wywołują?
Poruszamy się w górę hierarchicznego łańcucha.
Tak naprawdę chodzi tutaj
nie o medycynę lecz o metaforę.
Zamiast coś zabijać,
jak w przypadku przewlekłych chorób degeneracyjnych,
niewydolności nerek, cukrzycy, nadciśnienia czy choroby zwyrodnieniowej,
należy zmienić metaforę i coś wyhodować.
To jest chyba klucz
do zmiany podejścia do medycyny.
Pomysł zmiany, stworzenia,
zmiany percepcji przyszedł mi do głowy
w bardzo osobisty sposób jakieś 10 lat temu.
Przez większość życia biegam.
W sobotni ranek poszedłem pobiegać.
Rano w zasadzie nie mogłem się ruszyć.
Prawe kolano było całe napuchnięte
i usłyszałem złowróżbny chrzęst ścierających się kości.
Zaletą bycia lekarzem jest, że można samemu sobie zlecić
badanie rezonansem magnetycznym.
Badanie w następnym tygodniu wyglądało tak.
Łąkotka uległa całkowitemu rozdarciu,
a kość pękła.
Jeśli patrzycie na mnie ze współczuciem,
to powiem o paru faktach.
Gdyby zbadać każdego na tej widowni,
60% miałoby takie objawy
zwyrodnienia kości i chrząstki.
85% kobiet w wieku 70 lat
ma umiarkowane lub ostre objawy zwyrodnienia chrząstek.
Od 50 do 60% mężczyzn na tej sali
też miałoby objawy.
Jest to częsta choroba.
Drugą zaletą bycia lekarzem
jest możliwość eksperymentowania na własnych schorzeniach.
Kiedy zaczęliśmy 10 lat temu,
przenieśliśmy cały proces do laboratorium
i zaczęliśmy robić proste eksperymenty,
by mechanicznie naprawić zwyrodnienie.
Wstrzykiwaliśmy substancje chemiczne w przestrzenie kolan zwierząt,
by odwrócić proces degeneracji chrząstki.
Mówiąc w skrócie, długi i bolesny proces
w końcu spełzł na niczym.
Nic się nie zmieniło.
Siedem lat temu w badaniach wziął udział student z Australii.
Australijczycy mają fajny zwyczaj
patrzenia na wszystko do góry nogami.
(Śmiech)
Dan zasugerował: "Może to nie problem chemiczny
ani związany z mechaniką.
Może sednem jest komórka macierzysta".
Były dwie hipotezy.
Po pierwsze istnieje tak zwana
mezenchymalna komórka macierzysta szpiku kostnego,
która buduje cały szkielet kręgowców:
kości, chrząstki i części włókniste,
tak jak istnieją komórki macierzyste krwi czy układu nerwowego.
Druga hipoteza zakłada, że degeneracja lub dysfunkcja komórki macierzystej
powoduje bardzo częste schorzenie: chrzęstno-kostne zwyrodnienie stawów.
Musieliśmy przemyśleć, czy nie szukamy tabletki
zamiast szukać komórki.
Przestawiliśmy modele na szukanie
komórek macierzystych szpiku kostnego.
W skrócie powiem,
że pięć lat temu znaleźliśmy je.
Żyją w szkielecie.
To schemat, a zdjęcie jednej z nich.
Biała przestrzeń to kość,
a te czerwone kolumny i żółte komórki powstały z jednej
mezenchymalnej komórki macierzystej szpiku kostnego.
To kolumny chrząstki i kolumny kości wyprodukowane z jednej komórki.
Te komórki są fascynujące. Mają cztery właściwości.
Po pierwsze żyją tam, gdzie powinny:
tuż pod powierzchnią kości
oraz chrząstki.
W biologii istotna jest lokalizacja.
Przemieszczają się we właściwe miejsca i budują kość i chrząstkę.
To pierwsza rzecz.
Teraz coś interesującego.
Można je pobrać ze szkieletu,
hodować na szalkach Petriego w labolatorium
i aż się proszą, żeby budować chrząstkę.
Pamiętacie jak nie dało się budować chrząstki za skarby świata?
Te komórki aż się proszą.
Budują wokół siebie własne zwoje chrząstki.
Po trzecie, wśród napotkanych komórek
potrafią najsprawniej naprawiać złamania.
To mała, mysia kość, którą połamaliśmy
i daliśmy jej się samej leczyć.
Komórki macierzyste naprawiły ją: na żółto - kość,
na biało - chrząstkę, prawie całkowicie.
Po oznaczeniu barwnikiem fluorescencyjnym
wyglądałyby jak nietypowy rodzaj kleju komórkowego
nachodzącego na miejsce pęknięcia,
który go naprawia i kończy pracę.
Ostatnia cecha jest najbardziej niepokojąca:
ich ilość zmniejsza się drastycznie,
10-, 50-krotnie w procesie starzenia.
Efektem była
zmiana naszej percepcji.
Wyruszyliśmy w poszukiwaniu pigułki,
a skończyliśmy na znalezieniu teorii.
W jakiś sposób
wróciliśmy do koncepcji:
komórki, organizmy, środowisko.
bo teraz myśleliśmy o szpikowej komórce macierzystej,
o zapaleniu stawów jako chorobie komórkowej.
Następne pytanie brzmiało, co z organami?
Czy można zbudować organ poza organizmem człowieka?
Czy można wszczepić chrząstkę w miejsce uszkodzenia?
Co jeszcze bardziej interesujące,
czy można iść wprost na szczyt i tworzyć środowiska?
Ćwiczenia mogą zmienić kształt kości,
ale przecież nikt nie będzie ćwiczył.
Czy można sobie wyobrazić metody biernego obciążania i odciążania kości,
tak by odtworzyć lub zregenerować wyrodniejącą chrząstkę?
Być może bardziej interesująca i ważniejsza
jest kwestia zastosowania tego modelu szerzej, poza medycynę.
Nie chodzi o to, żeby coś zabić,
tylko żeby coś wyhodować.
To rodzi kolejne interesujące pytania
o sposób myślenia o medycynie w przyszłości.
Czy komórka może zastąpić tabletkę?
Jak będziemy hodować te komórki?
Jak zatrzymać wzrost złośliwych komórek?
Słyszy się o problemie niekontrolowanego wzrostu.
Czy można wszczepić "geny śmierci",
które zaprogramują śmierć komórki, by powstrzymać ten rozrost?
Czy jest możliwa hodowla narządu poza organizmem,
a potem wszczepienie?
Czy można zatrzymać choć część procesu degeneracyjnego?
A gdyby organowi potrzebna była pamięć?
W przypadku chorób układu nerwowego niektóre z narządów mają pamięć.
Czy da się wszczepić te wspomnienia?
Czy możemy przechowywać narządy?
Czy każdy organ ma być ulepszany indywidualnie poza ciałem
i wkładany z powrotem?
Czy, co najbardziej zastanawiające,
lekarstwo może stać się środowiskiem?
Czy można opatentować środowisko?
W każdej kulturze
szamani używali środowiska jako lekarstwa.
Czy to będzie nasza przyszłość?
Zacząłem od modeli i dużo o nich powiedziałem.
Zakończę przemyśleniami o budowaniu modeli.
Tym się zajmują naukowcy.
Kiedy architekt buduje model,
stara się przedstawić świat w miniaturze.
Naukowiec go buduje,
by pokazać świat w metaforze.
Próbuje stworzyć nowy sposób spojrzenia.
Architekt zmienia skalę, naukowiec percepcję.
Antybiotyki tak dogłębnie zmieniły sposób myślenia lekach,
że przekoloryzowały i skutecznie zniekształciły
podejście do medycyny ostatnich 100 lat.
Potrzebujemy nowych modeli na przyszłość.
Na tym polega problem.
Często się zakłada,
że nie udało nam się skutecznie wpłynąć
na leczenie chorób,
bo brak nam dostatecznie silnych leków.
Jest to po części prawda.
Ale chyba prawdziwym powodem jest
brak wystarczająco skutecznych sposobów myślenia o lekach.
Wspaniale byłoby mieć nowe leki.
Naprawdę chodzi jednak chyba o trzy nienamacalne M:
mechanizmy, modele i metafory.
Dziękuję.
(Brawa)
Chris Anderson: Bardzo podoba mi się ta metafora.
Jak to się łączy?
W świecie techniki wciąż się mówi
o personalizacji medycyny,
że wszyscy mamy swoją bazę danych, a opieka medyczna w przyszłości
będzie dostosowana do genomu i obecnego stanu.
Czy można to odnieść do twojego modelu?
Siddhartha Mukherjee: Bardzo interesujące pytanie.
Jak dotąd podchodzimy do personalizacji medycyny
w kontekście genomiki,
bo gen to taka silna metafora, żeby znów użyć tego słowa,
w dzisiejszej medycynie,
że oczekujemy od genomu, że będzie napędzać ten proces.
Ale genom to tylko
początek długiego łańcucha bytów,
którego początkiem jest komórka.
Jeśli zaoferujemy taką medycynę,
należy rozważyć personalizację terapii komórkowych
oraz całych organów czy organizmów,
a wreszcie terapie całościowe dla środowisk.
Na każdym etapie...
Istnieje metafora "żółwie aż do końca".
Tu będzie to coraz szersza personalizacja.
CA: Kiedy mówisz, że w lekarstwem może być komórka,
a nie o tabletka,
mówisz też o własnych komórkach.
SM: Oczywiście.
CA: Komórki macierzyste ze zwykłych komórek,
testowane z różnymi lekami i spreparowane.
SM: Nawet na pewno. Tym się zajmujemy.
Właśnie powoli przechodzimy,
nie od genomiki, ale do wykorzystania genomiki
w złożonych, wpół autonomicznych i samoregulujących się systemach
jak komórki, narządy, środowiska.
CA: Dziękuję bardzo.
SM: Cała przyjemność po mojej stronie.
(Brawa)